Устройство для эжекции флюида

Устройство для эжекции флюида

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Ссылка на родственные заявки

В основу настоящей заявки включены патентная заявка номер (не присвоен), номер поверенного № 200209168-1; патентная заявка номер (не присвоен), номер поверенного № 200208780-1; патентная заявка номер (не присвоен), номер поверенного № 200311485-1, патентная заявка номер (не присвоен), номер поверенного № 200210152-1, патентная заявка номер (не присвоен), номер поверенного № 200209237-1.

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству для эжекции флюида.

Уровень техники

Система струйной печати как один вариант воплощения системы для эжекции флюида может включать в себя печатающую головку, средство подачи чернил, которое обеспечивает подачу жидких чернил для печатающей головки, и электронный контроллер, который управляет печатающей головкой. Печатающая головка как один вариант воплощения устройства для эжекции флюида осуществляет эжекцию капель чернил через множество отверстий или сопел. Чернила эжектируются к печатному носителю, такому как лист бумаги, для печати изображения на печатном носителе. Сопла обычно расположены в одном или более массивах таким образом, чтобы должным образом упорядоченная эжекция чернил из сопел приводила к печати символов или других изображений на печатном носителе по мере того, как печатающая головка и печатный носитель перемещаются друг относительно друга.

В обычной системе термической струйной печати печатающая головка эжектирует капли чернил через сопла посредством быстрого нагревания маленьких объемов чернил, расположенных в камерах испарения. Чернила нагреваются с помощью маленьких электрических нагревателей, таких как тонкопленочные резисторы, называемые здесь нагревательные резисторы. При нагревании чернила испаряются и эжектируются через сопла.

Чтобы эжектировать одну каплю чернил, электронный контроллер, который управляет печатающей головкой, активизирует электрический ток от внешнего источника электропитания. Электрический ток передается через выбранный нагревательный резистор для нагревания чернил в соответствующей выбранной камере испарения и эжекции чернил через соответствующее сопло. Известные генераторы капель включают в себя нагревательный резистор, соответствующую камеру испарения и соответствующее сопло.

По мере развития струйных печатающих головок количество генераторов капель в печатающей головке увеличилось для увеличения скорости и/или улучшения качества печати. Увеличение количества генераторов капель в печатающей головке привело к соответствующему увеличению количества входных контактных площадок, необходимых для размещения на матрице печатающей головки для активизации большего количества нагревательных резисторов. В одном типе печатающей головки каждый нагревательный резистор соединен с соответствующей входной контактной площадкой для подачи энергии для активации нагревательного резистора. Одна входная контактная площадка на нагревательный резистор становится непрактичной по мере увеличения количества нагревательных резисторов.

Количество генераторов капель на входную контактную площадку значительно увеличено в другом типе печатающей головки, имеющей примитивы. Один питающий провод обеспечивает подачу энергии на все нагревательные резисторы в одном примитиве. Каждый нагревательный резистор соединен последовательно с питающим проводом и через сток-исток соответствующего полевого транзистора. Затвор каждого полевого транзистора в примитиве соединен с отдельно питаемым адресным выводом, который совместно используется несколькими примитивами.

Изготовители продолжают уменьшать количество входных контактных площадок и увеличивать количество генераторов капель на матрице печатающей головки. Печатающая головка с меньшим количеством входных контактных площадок обычно стоит меньше, чем печатающая головка с большим количеством входных контактных площадок. Кроме того, печатающая головка с большим количеством генераторов капель обычно обеспечивает более высокое качество печати и/или большую скорость печати. Чтобы при тех же затратах обеспечивать конкретную высоту захвата печати, размер матрицы печатающей головки не может значительно изменяться с увеличенным количеством генераторов капель. По мере того как плотность генераторов капель увеличивается и количество входных контактных площадок уменьшается, компоновка матрицы печатающей головки может становиться все более и более сложной.

По этой и другим причинам имеется потребность в настоящем изобретении.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает блок-схему системы струйной печати согласно изобретению;

Фиг.2 - схему части варианта воплощения матрицы печатающей головки согласно изобретению;

Фиг.3 - схему размещения генераторов капель, расположенных вдоль прорези для подачи чернил в одном варианте воплощения матрицы печатающей головки согласно изобретению;

Фиг.4 - схему нагревательной ячейки, используемой в матрице печатающей головки согласно изобретению;

Фиг.5 - схему массива нагревательных ячеек струйной печатающей головки согласно изобретению;

Фиг.6 - электрическую схему предварительно заряженной нагревательной ячейки согласно изобретению;

Фиг.7 - схему варианта воплощения массива нагревательных ячеек струйной печатающей головки согласно изобретению;

Фиг.8 - временную диаграмму работы массива нагревательных ячеек согласно изобретению;

Фиг.9 - схему генератора адреса в матрице печатающей головки согласно изобретению;

Фиг.10A - электрическую схему одной ячейки сдвигового регистра в сдвиговом регистре согласно изобретению;

Фиг.10B - схему направления согласно изобретению;

Фиг.11 - временную диаграмму, иллюстрирующую работу генератора адреса в прямом направлении согласно изобретению;

Фиг.12 - временную диаграмму, иллюстрирующую работу генератора адреса в обратном направлении согласно изобретению;

Фиг.13 - блок-схему двух генераторов адреса и шести нагревательных групп в матрице печатающей головки согласно изобретению;

Фиг.14 - временную диаграмму, иллюстрирующую прямое и обратное действие генераторов адреса в матрице печатающей головки согласно изобретению;

Фиг.15 - схему генератора адреса выбора банка в матрице печатающей головки согласно изобретению;

Фиг.16 - схему направления согласно изобретению;

Фиг.17 - временную диаграмму, иллюстрирующую работу генератора адреса выбора банка в прямом направлении согласно изобретению;

Фиг.18 - временную диаграмму, иллюстрирующую работу генератора адреса выбора банка в обратном направлении согласно изобретению;

Фиг.19 - схему двух генераторов адреса выбора банка и шести нагревательных групп в матрице печатающей головки согласно изобретению;

Фиг.20 - временную диаграмму, иллюстрирующую прямое действие и обратное действие одного варианта воплощения двух генераторов адреса выбора банка в матрице печатающей головки согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов

воплощения изобретения

В данном описании терминология указания направлений, такая как "верх", "низ", "перед", "зад", "передний", "задний" и т.д., используется относительно ориентации описываемых фигур. Поскольку элементы могут быть расположены во множестве других ориентаций, терминология указания направлений используется только для иллюстрации и никоим образом не является ограничивающей. Могут использоваться другие варианты воплощения. Объем настоящего изобретения определяется приложенной формулой изобретения.

На фиг.1 представлен один вариант воплощения системы 20 струйной печати. Система 20 струйной печати является вариантом воплощения системы для эжекции флюида, которая содержит устройство для эжекции флюида, например блок 22 струйной печатающей головки, и блок для подачи флюида, например блок 24 подачи чернил. Система 20 струйной печати также содержит сборочный узел 26, блок 28 транспортировки носителя и электронный контроллер 30. По меньшей мере, один источник 32 питания обеспечивает подачу энергии различным электрическим элементам системы 20 струйной печати.

В одном варианте воплощения блок 22 струйной печатающей головки содержит, по меньшей мере, одну печатающую головку или матрицу 40 печатающей головки, которая эжектирует капли чернил через множество отверстий или сопел 34 к печатному носителю 36, чтобы печатать на печатном носителе 36. Печатающая головка 40 является одним вариантом воплощения устройства для эжекции флюида. Печатный носитель 36 может быть любым типом подходящего листового материала, такого как бумага, стопка карт, прозрачные пленки, майлар, ткань и т.п. Как правило, сопла 34 размещены в одном или более столбцах или массивах таким образом, чтобы осуществлять упорядоченную эжекцию чернил из сопел 34, которая приводит к печати символов и/или другой графики или изображения на печатном носителе 36 по мере того, как блок 22 струйной печатающей головки и печатный носитель 36 перемещаются друг относительно друга. Хотя последующее описание относится к эжекции чернил из блока 22 печатающей головки 22, понятно, что другие жидкости, флюиды (текучие среды) или текучие материалы, включающие в себя чистый флюид, могут эжектироваться из блока 22 печатающей головки.

Блок 24 подачи чернил как один вариант воплощения блока подачи флюида обеспечивает подачу чернил для блока 22 печатающей головки и содержит резервуар 38 для хранения чернил. Чернила текут из резервуара 38 к блоку 22 струйной печатающей головки. Блок 24 подачи чернил и блок 22 струйной печатающей головки могут образовывать либо одностороннюю систему подачи чернил, либо рециркулирующую систему подачи чернил. В односторонней системе подачи чернил главным образом все чернила, поступающие в блок 22 струйной печатающей головки, расходуются во время печати. В рециркулирующей системе подачи чернил только часть чернил, поступающих в блок 22 печатающей головки, расходуется во время печати. Чернила, не употребленные во время печати, возвращаются в блок 24 подачи чернил.

В одном варианте воплощения блок 22 струйной печатающей головки и блок 24 подачи чернил размещены вместе в струйном картридже или пере. Струйный картридж или перо являются одним вариантом воплощения устройства для эжекции флюида. В другом варианте воплощения блок 24 подачи чернил установлен отдельно от блока 22 струйной печатающей головки и обеспечивает подачу чернил для блока 22 струйной печатающей головки через интерфейсное соединение, такое как питающая труба (не показана). В любом варианте воплощения резервуар 38 блока 24 подачи чернил может быть удален, заменен и/или снова наполнен. Если блок 22 струйной печатающей головки и блок 24 подачи чернил размещены вместе в струйном картридже, резервуар 38 содержит локальный резервуар, расположенный в пределах картриджа, и может также включать в себя больший резервуар, расположенный отдельно от картриджа. Отдельный больший резервуар служит для пополнения локального резервуара. В соответствии с этим отдельный больший резервуар и/или локальный резервуар могут быть удалены, заменены и/или снова наполнены.

Сборочный узел 26 обеспечивает размещение блока 22 струйной печатающей головки относительно блока 28 транспортировки носителя, который обеспечивает размещение печатного носителя 36 относительно блока 22 струйной печатающей головки. Таким образом, зона 37 печати определяется примыкающей к соплам 34 в области между блоком 22 струйной печатающей головки и печатным носителем 36. В одном варианте воплощения блок 22 струйной печатающей головки является блоком печатающей головки сканирующего типа. Сборочный узел 26 включает в себя каретку (не показана) для перемещения блока 22 струйной печатающей головки относительно блока 28 транспортировки носителя для сканирования печатного носителя 36. В другом варианте воплощения блок 22 струйной печатающей головки является блоком печатающей головки не сканирующего типа. Сборочный узел 26 обеспечивает закрепление блока 22 струйной печатающей головки в заданном положении относительно блока 28 транспортировки носителя. Таким образом, блок 28 транспортировки носителя обеспечивает расположение печатного носителя 36 относительно блока 22 струйной печатающей головки.

Электронный контроллер 30 или контроллер принтера обычно содержит процессор, встроенное программное обеспечение и другую электронику или любую их комбинацию для взаимодействия и управления блоком 22 струйной печатающей головки, сборочным узлом 26 и блоком 28 транспортировки носителя. Электронный контроллер 30 принимает данные 39 от главной системы, такой как компьютер, и обычно включает в себя память для временного хранения данных 39. Как правило, данные 39 пересылаются системе 20 струйной печати по электронному, инфракрасному, оптическому или другому пути передачи информации. Данные 39 представляют собой, например, документ и/или файл, который должен быть напечатан. Данные 39 образуют задание по выводу на печать для системы 20 струйной печати и включают в себя одну или более команд задания по выводу на печать и/или параметры команды.

В одном варианте воплощения электронный контроллер 30 управляет блоком 22 струйной печатающей головки для эжекции капель чернил из сопел 34. Электронный контроллер 30 определяет шаблон эжектируемых капель чернил, которые формируют символы и/или другую графику или изображения на печатном носителе 36. Шаблон эжектируемых капель чернил определяется командами задания по выводу на печать и/или параметрами команды.

В одном варианте воплощения блок 22 струйной печатающей головки содержит одну печатающую головку 40. В другом варианте воплощения блок 22 струйной печатающей головки является блок печатающей головки с массивом головок или несколькими головками. В варианте с массивом головок блок 22 струйной печатающей головки содержит несущую, на которой размещены матрицы 40 печатающей головки, обеспечивает электрическое соединение между матрицами 40 печатающей головки и электронным контроллером 30 и содержит канал для жидкостного соединения между матрицами 40 печатающей головки и блоком 24 подачи чернил.

На фиг.2 представлен вариант воплощения матрицы 40 печатающей головки. Матрица 40 печатающей головки содержит массив печатающих или эжектирующих флюид элементов 42. Элементы 42 сформированы на подложке 44, которая имеет прорезь 46 для подачи чернил. Через прорезь 46 для подачи чернил осуществляется подача жидких чернил к печатающим элементам 42. Прорезь 46 подачи чернил является одним вариантом воплощения источника подачи флюида. Другие варианты воплощения источников подачи флюида включают в себя, но не ограничиваясь этим, соответствующие индивидуальные отверстия для подачи чернил к соответствующим камерам испарения и нескольким более коротким канавкам для подачи чернил, через каждую из которых осуществляется подача чернил соответствующим группам эжектирующих флюид элементов. Тонкопленочная структура 48 имеет канал 54 подачи чернил, который связан с прорезью 46 для подачи чернил, сформированной в подложке 44. Слой 50 отверстий имеет лицевую сторону 50a и отверстие 34 сопла, сформированное на лицевой стороне 50a. Слой 50 отверстий также имеет камеру сопла или камеру 56 испарения, которая соединена с отверстием 34 сопла и каналом 54 подачи чернил тонкопленочной структуры 48. Нагревательный резистор 52 расположен в пределах камеры 56 испарения, выводы 58 электрически соединяют нагревательный резистор 52 со схемой, управляющей подачей электрического тока к выбранному нагревательному резистору. Генератор 60 капель содержит нагревательный резистор 52, камеру сопла или камеру 56 испарения и отверстие 34 сопла.

Во время печати чернила текут от прорези 46 для подачи чернил к камере 56 испарения через канал 54 для подачи чернил. Отверстие 34 сопла связано с нагревательным резистором 52 таким образом, что капельки чернил в камере 56 испарения эжектируются через отверстие 34 сопла, например, главным образом перпендикулярно плоскости нагревательного резистора 52 к печатному носителю 36 после подачи энергии на нагревательный резистор 52.

В различных вариантах воплощения матрицы 40 печатающей головки содержат термическую печатающую головку, пьезоэлектрическую печатающую головку, электростатическую печатающую головку или любой другой тип устройства эжекции флюида, известного в этой области техники, которое может быть интегрировано в многослойную структуру. Подложка 44 сформирована, например, из кремния, стекла, керамики или устойчивого полимера, а тонкопленочная структура 48 сформирована для включения в себя одного или более слоев пассивирования или изоляции из диоксида кремния, карбида кремния, нитрида кремния, тантала, поликремниевого стекла или другого подходящего материала. Тонкопленочная структура 48 также включает в себя по меньшей мере один проводящий слой, который представляет собой нагревательный резистор 52 и выводы 58. В одном варианте воплощения проводящий слой содержит, например, алюминий, золото, тантал, тантал-алюминий или другой металл или металлический сплав. В одном варианте воплощения схема нагревательных ячеек, такая как описана подробно ниже, реализована в подложке и тонкопленочных слоях, таких как подложка 44 и тонкопленочная структура 48.

В одном варианте воплощения слой 50 отверстий содержит светочувствительную эпоксидную смолу, например эпоксидную смолу, называемую SU8, поставляемую Micro-Chem, Ньютон, штат Массачусетс. Методики изготовления слоя 50 отверстий из SU8 или других полимеров подробно описаны в патенте США №6162589. В одном варианте воплощения слой 50 отверстий сформирован в виде двух отдельных слоев, называемых барьерным слоем (например, барьерный слой сухой пленки фоторезиста) и металлическим слоем отверстий (например, слой никеля, меди, сплава железа/никеля, палладия, золота или родия), сформированным поверх барьерного слоя. Однако могут использоваться другие подходящие материалы для сформирования слоя 50 отверстий.

На фиг.3 представлены генераторы 60 капель, расположенные вдоль прорези 46 для подачи чернил. Прорезь 46 подачи чернил имеет противоположные стороны 46a и 46b. Генераторы 60 капель расположены вдоль каждой из противоположных сторон 46a и 46b прорези подачи чернил. В общей сложности n генераторов 60 капель расположены вдоль прорези 46 подачи чернил, m генераторов 60 капель расположены вдоль стороны 46a прорези подачи чернил, и n - m генераторов 60 капель расположены вдоль стороны 46b прорези подачи чернил. В одном варианте воплощения n равно 200 генераторам 60 капель, расположенных вдоль прорези 46 подачи чернил, и m равно 100 генераторам 60 капель, расположенных вдоль каждой из противоположных сторон 46a и 46b прорези подачи чернил. В других вариантах воплощения любое подходящее количество генераторов 60 капель может быть расположено вдоль прорези 46 подачи чернил.

Прорезь 46 подачи чернил обеспечивает подачу чернил каждому из n генераторов 60 капель, расположенных вдоль прорези 46 подачи чернил. Каждый из n генераторов 60 капель содержит нагревательный резистор 52, камеру 56 испарения и сопло 34. Каждая из n камер 56 испарения соединена посредством жидкой среды с прорезью 46 подачи чернил, по меньшей мере, через один канал 54 подачи чернил. На нагревательные резисторы 52 генераторов 60 капель подается энергия в управляемой последовательности для эжекции флюида из камер 56 испарения через сопла 34 для печати изображения на печатном носителе 36.

На фиг.4 представлен вариант воплощения нагревательной ячейки 70, используемой в матрице 40 печатающей головки. Нагревательная ячейка 70 содержит нагревательный резистор 52, переключатель 72 возбуждения резистора и схему 74 памяти. Нагревательный резистор 52 является частью генератора 60 капель. Переключатель 72 возбуждения и схема 74 памяти являются частью схемы, которая управляет подачей электрического тока к нагревательному резистору 52. Нагревательная ячейка 70 сформирована в тонкопленочной структуре 48 и на подложке 44.

В одном варианте воплощения нагревательный резистор 52 является тонкопленочным резистором, а переключатель 72 возбуждения является полевым транзистором. Нагревательный резистор 52 электрически соединен с шиной 76 зажигания и с линией сток-исток переключателя 72 возбуждения. Сток-исток переключателя 72 возбуждения также электрически соединен с опорной линией 78, которая соединена с опорным напряжением, таким как земля. Затвор переключателя 72 возбуждения электрически соединен со схемой 74 памяти, которая управляет состоянием переключателя 72 возбуждения.

Схема 74 памяти электрически соединена с шиной 80 данных и шинами 82 разрешающих сигналов. Шина 80 данных принимает сигнал данных, который представляет часть изображения, и шины 82 разрешающих сигналов принимают разрешающие сигналы для управления работой схемы 74 памяти. Схема 74 памяти хранит один бит данных, когда он включается разрешающими сигналами. Логический уровень сохраненного бита данных устанавливает состояние (например, включено или выключено, проводящий или непроводящий) переключателя 72 возбуждения. Разрешающие сигналы могут включать в себя один или более сигналов выбора и один или более сигналов адреса.

Шина 76 запуска принимает сигнал энергии, содержащий импульсы энергии, и подает импульс энергии нагревательному резистору 52. В одном варианте воплощения электронный контроллер 30 подает импульсы энергии в заданное по времени время начало и с заданной по времени продолжительностью для обеспечения надлежащего количества энергии для нагревания и испарения жидкости в камере 56 испарения генератора 60 капель. Если переключатель 72 возбуждения включен (проводит ток), импульс энергии нагревает нагревательный резистор 52 для нагревания и эжекции флюида из генератора 60 капель. Если переключатель 72 возбуждения выключен (не проводит ток), импульс энергии не нагревает нагревательный резистор 52 и жидкость остается в генераторе 60 капель.

На фиг.5 представлен вариант воплощения массива 100 нагревательной ячейки струйной печатающей головки. Массив 100 нагревательной ячейки содержит множество нагревательных ячеек 70, размещенных в n группах 102a-102n. В одном варианте воплощения нагревательные ячейки 70 размещены в шести нагревательных группах 102a-102n. В других вариантах воплощения нагревательные ячейки 70 могут быть размещены в любом подходящем количестве нагревательных групп 102a-102n, например четырех или более нагревательных групп 102a-102n.

Нагревательные ячейки 70 в массиве 100 схематически размещены в L рядов и m столбцов. L рядов нагревательных ячеек 70 электрически соединены с шинами 104 разрешающих сигналов, которые принимают разрешающие сигналы. Каждый ряд нагревательных ячеек 70, называемый здесь как подгруппа ряда или подгруппа нагревательных ячеек 70, электрически соединен с одним набором шин 106a-106L разрешающих сигналов подгрупп. Шины 106a-106L разрешающих сигналов подгрупп принимают разрешающие сигналы SG1, SG2... SGL подгрупп, которые активируют соответствующую подгруппу нагревательных ячеек 70.

m столбцов электрически соединены с m шин 108a-108m данных, которые принимают сигналы D1, D2... Dm данных соответственно. Каждый из m столбцов содержит нагревательные ячейки 70 в каждой из n нагревательных групп 102a-102n, и каждый столбец нагревательных ячеек 70, называемый здесь группой шины данных или группой данных, электрически соединен с одной из шин 108a-108m данных. Другими словами, каждая из шин 108a-108m данных электрически соединена с каждой из нагревательных ячеек 70 в одном столбце, в том числе, с нагревательными ячейками 70 в каждой из нагревательных групп 102a-102n. Например, шина 108a данных электрически соединена с каждой из нагревательных ячеек 70 в крайнем левом столбце, в том числе с нагревательными ячейками 70 в каждой из нагревательных групп 102a-102n. Шина 108b данных электрически соединена с каждой из нагревательных ячеек 70 в смежном столбце и так далее до шины 108m данных включительно, которая электрически соединена с каждой из нагревательных ячеек 70 в крайнем правом столбце, в том числе с нагревательными ячейками 70 в каждой из нагревательных групп 102a-102n.

В одном варианте воплощения массив 100 организован в шесть нагревательных групп 102a-102n и каждая из этих шести нагревательных групп 102a-102n содержит 13 подгрупп и восемь групп шины данных. В других вариантах воплощения массив 100 может содержать любое подходящее количество нагревательных групп 102a-102n и любое подходящее количество подгрупп и групп шины данных. В любом варианте воплощения нагревательные группы 102a-102n не ограничены наличием одного и того же количества подгрупп и групп шины данных. Вместо этого каждая из нагревательных групп 102a-102n может иметь различное количество подгрупп и/или групп шины данных по сравнению с любой другой нагревательной группой 102a-102n. Кроме того, каждая подгруппа может иметь различное количество нагревательных ячеек 70 по сравнению с любой другой подгруппой, и каждая группа шины данных может иметь различное количество нагревательных ячеек 70 по сравнению с любой другой группой шины данных.

Нагревательные ячейки 70 в каждой из нагревательных групп 102a-102n электрически соединены с одной из шин 110a-110n зажигания. В нагревательной группе 102a каждая из нагревательных ячеек 70 электрически соединена с шиной 110a зажигания, которая принимает сигнал зажигания или сигнал FIRE1 энергии. В нагревательной группе 102b каждая из нагревательных ячеек 70 электрически соединена с шиной 110b зажигания, которая принимает сигнал зажигания или сигнал FIRE2 энергии и так далее до нагревательной группы 102n включительно, в которой каждая из нагревательных ячеек 70 электрически соединена с шиной 110n зажигания, которая принимает сигнал зажигания или сигнал FIREn энергии. Кроме того, каждая из нагревательных ячеек 70 в каждой из нагревательных групп 102a-102n электрически соединена с общей опорной шиной 112, которая связана с землей.

Во время работы разрешающие сигналы SG1, SG2... SGL подгруппы подаются на шины 106a-106L разрешающих сигналов подгруппы для активирования одной подгруппы нагревательных ячеек 70. Активированные нагревательные ячейки 70 сохраняют сигналы D1, D2... Dm на шинах 108a-108m данных. Сигналы D1, D2... Dm данных сохраняются в схемах 74 памяти активированных нагревательных ячеек 70. Каждый из сохраненных сигналов D1, D2... Dm данных устанавливает состояние переключателя 72 возбуждения в одной из активированных нагревательных ячеек 70. Переключатель 72 возбуждения устанавливается для проведения тока или непроведения тока на основе сохраненного значения сигнала данных.

После того как состояния выбранных переключателей 72 возбуждения установлены, сигнал FIRE1-FIREn энергии подается на шину 110a-110n зажигания, соответствующую нагревательной группе 102a-102n, которая включает в себя выбранную подгруппу нагревательных ячеек 70. Сигнал FIRE1-FIREn энергии содержит импульс энергии. Импульс энергии подается на выбранную шину 110a-110n зажигания для подачи энергии на нагревательные резисторы 52 в нагревательных ячейках 70, которые имеют проводящие переключатели 72 возбуждения. Нагревательные резисторы 52, на которые подана энергия, нагревают и эжектируют чернила на печатный носитель 36 для печати изображения, представленного сигналами D1, D2... Dm данных. Процесс активирования подгруппы нагревательных ячеек 70, хранения сигналов D1, D2... Dm данных в активированной подгруппе и обеспечения сигнала FIRE1-FIREn энергии для подачи энергии на нагревательные резисторы 52 в активированной подгруппе продолжается, пока печать не остановится.

В одном варианте воплощения, когда сигнал FIRE1-FIREn энергии подается к выбранной нагревательной группе 102a-102n, разрешающие сигналы SG1, SG2... SGL подгруппы изменяются для выбора и активирования другой подгруппы в другой нагревательной группе 102a-102n. Новая активированная подгруппа сохраняет сигналы D1, D2... Dm данных на шинах 108a-108m данных, и сигналы FIRE1-FIREn энергии подаются на одну из шин 110a-110n зажигания для подачи энергии на нагревательные резисторы 52 в новых активированных нагревательных ячейках 70. В любой момент только одна подгруппа нагревательных ячеек 70 активируется разрешающими сигналами SG1, SG2... SGL подгруппы для сохранения сигналов D1, D2... Dm данных на шинах 108a-108m данных. В этом случае сигналы D1, D2... Dm данных на шинах 108a-108m данных являются мультиплексированными сигналами данных с разделением по времени. Кроме того, только одна подгруппа в отобранной нагревательной группе 102a-102n включает в себя переключатели 72 возбуждения, которые установлены для проведения тока, когда сигнал FIRE1-FIREn энергии подается к выбранной нагревательной группе 102a-102n. Однако сигналы FIRE1-FIREn энергии, подаваемые различным нагревательным группам 102a-102n, могут накладываться и накладываются.

На фиг.6 представлен вариант воплощения предварительно заряженной нагревательной ячейки 120. Предварительно заряженная нагревательная ячейка 120 является одним вариантом воплощения нагревательной ячейки 70. Предварительно заряженная нагревательная ячейка 120 содержит переключатель 172 возбуждения, электрически соединенный с нагревательным резистором 52. В одном варианте воплощения переключатель 172 возбуждения является полевым транзистором, включающий в себя линию исток-сток, электрически соединенную с одного конца с одним выводом нагревательного резистора 52 и с другого конца с опорной шиной 122. Опорная шина 122 связана с опорным напряжением, таким как земля. Другой вывод нагревательного резистора 52 электрически соединен с шиной 124 зажигания, которая принимает сигнал зажигания или сигнал FIRE энергии, содержащий импульсы энергии. Импульсы энергии активируют нагревательный резистор 52, если переключатель 172 включен (проводит ток).

Затвор переключателя 172 возбуждения образует емкостное сопротивление 126 узла хранения, который функционирует как элемент памяти для хранения данных в соответствии с последовательной активацией транзистора 128 предварительной зарядки 128 и транзистора 130 выбора. Сток-исток и затвор транзистора 128 предварительной зарядки электрически соединены с шиной 132 предварительной зарядки, которая принимает сигнал предварительной зарядки. Затвор переключателя 172 возбуждения электрически соединен с линией исток-сток транзистора 128 предварительной зарядки и исток-сток транзистора 130 выбора. Ворота транзистора 130 выбора электрически соединены с шиной 134 выбора, которая принимает сигнал выбора. Емкостное сопротивление 126 узла хранения показано пунктирными линиями, поскольку оно является частью переключателя 172 возбуждения. В качестве альтернативы конденсатор, отдельный от переключателя 172 возбуждения, может использоваться как элемент памяти.

Транзистор 136 данных, первый транзистор 138 адреса и второй транзистор 140 адреса содержат исток-сток, которые электрически соединены параллельно. Параллельная комбинация транзистора 136 данных, первого транзистора 138 адреса и второго транзистора 140 адреса, электрически соединена между сток-исток транзистора 130 выбора и опорной шиной 122. Последовательная схема, содержащая транзистор 130 выбора, соединенный с параллельной комбинацией транзистора 136 данных, первого транзистора 138 адреса и второго транзистора 140 адреса электрически соединена через емкостное сопротивление 126 узла переключателя 172 возбуждения. Затвор транзистора 136 данных электрически соединен c шиной 142 данных, которая принимает сигналы ˜DATA данных. Затвор первого транзистора 138 адреса электрически соединен с шиной 144 адреса, которая принимает сигналы ˜ADDRESS1 адреса, и затвор второго транзистора 140 адреса электрически соединен со второй шиной 146 адреса, которая принимает сигналы ˜ADDRESS2 адреса. Сигналы ˜DATA данных и сигналы ˜ADDRESS1 и ˜ADDRESS2 являются активными при низком уровне сигнала, как обозначено тильдой (˜) в начале названия сигнала. Емкостное сопротивление 126 узла, транзистор 128 предварительной зарядки, транзистор 130 выбора, транзистор 136 данных и транзисторы 138 и 140 адреса образуют ячейку памяти.

Во время работы емкостное сопротивление 126 узла предварительно заряжается через транзистор 128 предварительной зарядки путем подачи импульса напряжения высокого уровня на шину 132 предварительной зарядки. В одном варианте воплощения после подачи импульса напряжения высокого уровня на шину 132 предварительной зарядки сигнал ˜DATA данных подается на шину 142 данных для установки состояния транзистора 136 данных и сигналы ˜ADDRESS1 и ˜ADDRESS2 адреса подаются на шины 144 и 146 адреса для установки состояния первого транзистора 138 адреса и второго транзистора 140 адреса. Импульс напряжения достаточной величины подается на шину 134 выбора для включения транзистора 130 выбора, и емкостное сопротивление 126 узла разряжается, если транзистор 136 данных, первый транзистор 138 адреса и/или второй транзистор 140 адреса включены. В качестве альтернативы емкостное сопротивление 126 узла остается заряженным, если транзистор 136 данных, первый транзистор 138 адреса и второй транзистор 140 адреса все выключены.

Предварительно заряженная нагревательная ячейка 120 является адресной нагревательной ячейкой, если оба сигнала ˜ADDRESS1 и ˜ADDRESS2 адреса имеют низкий уровень, и емкостное сопротивление 126 узла либо разряжается, если сигнал ˜DATA данных имеет высокий уровень, либо остается заряженным, если сигнал ˜DATA данных имеет низкий уровень. Предварительно заряженная нагревательная ячейка 120 не является адресной нагревательной ячейкой, если, по меньшей мере, один из сигналов ˜ADDRESS1 и-ADDRESS2 адреса имеет высокий уровень, и емкостное сопротивление 126 узла разряжается независимо от уровня напряжения сигнала ˜DATA данных. Первый и второй транзисторы 136 и 138 адреса содержат дешифратор адреса, а транзистор 136 данных управляет уровнем напряжения на емкостном сопротивлении 126 узла, если предварительно заряженная нагревательная ячейка 120 является адресной.

Предварительно заряженная нагревательная ячейка 120 может использовать любое количество других топологий или компоновок, пока поддерживаются описанные выше операционные отношения. Например, вентиль "ИЛИ" может быть соединен с шинами 144 и 146 адреса, вывод которого соединен с одним транзистором.

На фиг.7 представлен один вариант воплощения массива 200 нагревательных ячеек струйной печатающей головки. Массив 200 нагревательных ячеек содержит множество предварительно заряженных нагревательных ячеек 120, скомпонованных в шесть нагревательных групп 202a-202f. Предварительно заряженные нагревательные ячейки 120 в каждой нагревательной группе 202a-202f схематично скомпонованы в 13 рядов и восемь столбцов. Нагревательные группы 202a-202f и предварительно заряженные нагревательные ячейки 120 в массиве 200 схематично скомпонованы в 78 рядов и восемь столбцов, хотя количество предварительно заряженных нагревательных ячеек и их компоновка могут быть изменены.

Восемь столбцов предварительно заряженных нагревательных ячеек 120 электрически соединены с восемью шинами 208a-208h данных, которые принимают сигналы ˜D1, ˜D2... ˜D8 данных соответственно. Каждый из восьми столбцов, называемых здесь группой шины данных или группой данных, включает в себя предварительно заряженные нагревательные ячейки 120 в каждой из шести нагревательных групп 202a-202f. Каждая из нагревательных ячеек 120 в каждом столбце предварительно заряженных нагревательных ячеек 120 электрически соединена с одной из шин 208a-208h данных. Все предварительно заряженные нагревательные ячейки 120 в группе шины данных электрически соединены с той же самой шиной 208a-208-ой данных, которая электрически соединена с затворами транзисторов 136 данных в предварительно заряженных нагревательных ячейках 120 в столбце.

Шина 208a данных электрически соединена с каждой из предварительно заряженных нагревательных ячеек 120 в крайне левом столбце, в том числе с предварительно заряженными нагревательными ячейками в каждой из нагревательных групп 202a-202f. Шина 208b данных электрически соединена с каждой из предварительно заряженных нагревательных ячеек 120 в смежном столбце и так далее до шины 208h данных включительно, которая электрически соединена с каждой из предварительно заряженных нагревательных ячеек 120 в крайнем правом столбце, в том числе с предварительно заряженными нагревательными ячейкам